调节阀对BAS控制品质的影响
时间:2013-07-03 阅读:105
控制阀门也称电动调节阀门。电动调节阀是以电动机为动力元件,将控制器输出信号转换为阀杆的连续动作,通过改变阀芯行程来改变阀的阻力系统,达到调节管道系统中液体或气体流量的目的。空调系统中的控制阀门绝大部分是球阀,一般为三类:VT系列阀门(the VT series valve)、Cage Trim型阀门(the Cage Trim style valve)和铸铁法兰阀(the Iron Body Flane valve)。所有球阀包含阀体、连杆柱塞组件、阀盖和阀门驱动器四个基本部分。
在国内许多工程中发现设计者在调节阀门的选择中,特别是选择阀门口径时存在随意性现象较为严重。有些设计者直接选择调节阀门口径与管径一致,有些简单地相对管径缩小一号。这些随意性的设计不仅造成投资浪费,同时降低了系统的调节品质,影响系统的寿命,应引起设计者高度重视。就阀门的选择而言,过小的阀门一方面达不到系统的容量要求,另一方面阀门将需要通过系统提供较大的压差以维持足够的流量,加重泵的负荷,阀门易受损害;阀门口径过大会使控制性能变差,易使系统受冲击和振荡,而且投资也会增加。阀门过大过小都会带来控制阀寿命缩短和维护不便的后果。因此,选择适当的控制阀口径,对系统的正常运转是非常重要的。
1 自控系统的调节品质
对于某一过程变量V(如暧通系统中盘管出水温度)的控制,系统中将会设定一个目标值。系统从初始状态到达控制目标会有一个过程,也就是说系统从初始状态到达平衡的目标状态需要一定的时间。对于调节系统而言,其品质一方面体现于系统达到目标值的时间长短,更重要的是系统达到目标值的精度和平衡度。达到目标值的时间短,振荡周期少,目标偏离值小,表明控制系统的品质好,反之,控制品质差。
图1中,两曲线表示理想控制系统和振荡较大的控制系统曲线。在实际的控制系统中,*的控制曲线介于两者之间,即过程变量在较短时间内达到平衡态后在很小的范围内波动,在PI方式控制中,这种波动会越来越小,接近于理想状态。
理想的控制系统过程度量从初始状态V0到达目标值V1的时间为t0>,系统一般通过2个振荡周期基本能达到平衡状态,系统状态和目标值保持一致。这种理想情况在实际中是不存在的,但每位系统设计者都希望控制曲线逼近理想状态。对于调节阀控制而言,阀门口径的选择是影响控制线性度的关键因素。振荡较大的系统表示调节阀门过大而表现出来的过程变量V和时间t的关系。其特征是变量在目标之间的振幅较大,达到目标状态的时间较长,甚至系统一直在平衡态上振荡。这种振荡在调节阀上体现出来的特征是阀门处于不稳定状态,不但调节品质低,对设备本身也会存在不利影响。造成系统振荡的原因是多方面的,但zui主要的原因是没有对阀门的流量特性进行综合分析,选择阀门口径过大造成的。
目前控制系统软件通常采用微积方法,本文不讨论控制软件因素,只对调节阀的基本参数对控制品质的影响进行分析,从而提醒设计者在调节阀门的选择中进行综合考虑,保证系统的控制品质。